CN1459021A - 电容式传感器 - Google Patents

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Abstract

在基板(20)上与位移电极(40)对置来形成电容元件电极(E1)及基准电极(E31)，配置具有圆顶形状的开关可动电极(E21)，使其与基准电极(E31)接触，并且与基准电极(E31)的内侧形成的开关固定电极(E11)隔离并对其进行覆盖。对检测部件(30)实施操作，开关可动电极(E21)的顶部近旁发生位移，与开关固定电极(E11)接触后，开关变为“开”状态。此外，能够根据位移电极(40)和电容元件电极(E1)之间构成的电容元件(C1)的电容值的变化来识别施加到检测部件(30)上的力的大小。

Description

电容式传感器
                      技术领域
本发明涉及电容式传感器，特别涉及适合用于进行多维方向操作输入、并且也可用作具有开关功能的装置的电容式传感器。
                      背景技术
电容式传感器一般被用作将操作者施加的力的大小及方向变换为电信号的装置。例如，游戏机的输入设备采用包含进行多维方向操作输入的电容式压力传感器(所谓的操纵杆)的装置。
电容式传感器能够输入具有规定的动态范围的操作量，作为从操作者传来的力的大小。此外，也被用作能够将施加的力分解为各方向分量来检测的二维或三维压力传感器。特别是由2个电极形成电容元件、根据电极间隔的变化所引起的电容值的变化来检测力的电容式压力传感器具有能够简化结构、降低成本的优点，所以在各种领域被实用化。
例如，日本国特开平7(1995)-200164号公报公开了图30所示的电容式传感器。电容式传感器510包括：基板520；基板520上设置的弹性橡胶板530；弹性橡胶板530的底面上设置的电极部540；基板520的顶面上设置的电极部500～504(参照图31)；将弹性橡胶板530支持固定在基板520上的压板560；以及基板520的底面上设置的电子装置580。此外，如图31所示，电极部500～504包括：关于Y轴线对称来配置的电极部501、502；关于X轴线对称来配置的电极部503、504；以及它们的外侧配置的圆环状电极部500。此外，电极部540的外周部分与接地的电极部500接触，经电极部500接地。
操作者按下弹性橡胶板530后，随着该按下力，电极部540位移到下方，它和4个电极部501～504之间的距离变化。于是，4个电极部501～504分别和电极部540之间构成的电容元件的电容值变化。因此，通过检测该电容值的变化，能够知道操作者施加的力的大小及方向。
然而，图30及图31所示的电容式传感器510适合用作能够识别操作者按下弹性橡胶板530时的力的大小的装置(压力传感器)，但是不适合用作具有切换2个不同状态(例如，开(ON)状态或关(OFF)状态)的开关功能的装置。因此，在将电容式传感器510作为具有切换到各方向的开关功能的装置而包含到机器中的情况下，难以直接使用电容式传感器510，需要另外设置与各方向对应的开关功能。
因此，本发明的目的在于提供一种电容式传感器，既能用作识别各方向的力的大小的装置，也能用作具有开关功能的装置。
                      发明内容
本发明的电容式传感器的特征在于，包括：基板，在定义XYZ三维坐标系时，规定XY平面；检测部件，与上述基板对置；导电性部件，位于上述基板和上述检测部件之间，随着上述检测部件向Z轴方向的位移而向Z轴方向位移；基准电极，被形成在上述基板上，与上述导电性部件电连接，并且被接地或保持一定电位；第1电极，被形成在上述基板上；第2电极，被形成在上述基板上，与上述导电性部件构成第1电容元件；以及第3电极，被配置得与上述第1电极隔离，并且能够随着上述导电性部件的位移而与上述第1电极接触；利用输入到上述第2电极上的信号来检测上述导电性部件和上述第2电极的间隔的变化所引起的电容值的变化，能够据此来识别上述检测部件的位移、及上述第1电极和上述第3电极有无接触。
通过采用这种结构，能够通过检测导电性部件和第2电极的间隔的变化所引起的第1电容元件的电容值的变化来识别检测部件的位移，所以能够识别施加到检测部件上的外力的大小。此外，能够识别第1电极和第3电极有无接触，所以能够将其用作开关功能。因此，本发明的电容式传感器能够用作具有将检测部件的位移(施加到检测部件上的外力的大小)作为信号(模拟信号)来输出的功能的装置或/及具有开关功能的装置。由此，该电容式传感器具有能够用作上述任一装置的复合器件的功能，无需依照上述两种用途来重新制造。
此外，在本发明的电容式传感器中，上述第3电极可以与上述基准电极接触。由此，无需对第3电极另外设置配线。
此外，在本发明的电容式传感器中，上述第3电极可以随着上述导电性部件的位移而在附带点击感的同时发生弹性变形。
这里，为了使第3电极能够在附带点击感的同时发生弹性变形而与第1电极接触，第3电极由下述部件构成：在施加某个一定以上的外力时向第1电极方向的位移速度(最好急剧地)增大，即，在施加的外力超过规定值时，与外力小于规定值时(此时的位移速度也可以为零)相比，向第1电极方向的位移速度增大。
根据这种结构，在将本发明的电容式传感器用作具有开关功能的装置的情况下，在对检测部件实施操作时，与操作方向对应的第3电极在附带点击感的同时发生弹性变形而与第1电极接触，所以操作者能够在感到点击感的同时进行操作，能够在感觉上容易地把握执行了操作。特别是，第3电极具有圆顶形状，在其内侧配置有第1电极的情况下，在从导电性部件作用的力达到规定值时，圆顶形状的第3电极的顶部近旁急剧地发生位移，变为凹陷状态，与第1电极接触，所以能够给操作者以明显的点击感。
此外，在本发明的电容式传感器中，在上述基准电极和上述导电性部件之间，可以构成第2电容元件。根据这种结构，导电性部件不通过直接接触、而通过电容耦合与接地或保持一定电位的基准电极电耦合。因此，传感器的耐压特性提高，几乎不会因火花电流流过而使传感器损坏，并且能够防止接触不良等故障，所以能够得到可靠性高的电容式传感器。此外，在基准电极和导电性部件之间配置了绝缘膜的情况下，也无需切除绝缘膜的一部分来使基准电极和导电性部件接触，所以在组装及安装方面也很有利。
此外，在本发明的电容式传感器中，最好形成有多组上述基准电极、上述第1电极、上述第2电极及上述第3电极。由此，通过用各组来识别不同方向的力，能够识别多维力。此外，能够用作具有与不同方向对应的开关功能的装置。
此外，本发明的电容式传感器可以有2组上述基准电极、上述第1电极、上述第2电极及上述第3电极，向包含这2组中的一组的电路及包含另一组的电路提供相位互不相同的信号。由此，不管包含这2组中的一组的电路和包含另一组的电路的时间常数是否相同，都能够识别检测部件的位移。
此外，本发明的电容式传感器可以有2组上述基准电极、上述第1电极、上述第2电极及上述第3电极，包含这2组中的一组的CR电路和包含另一组的CR电路的时间常数不同。由此，能够增大通过电路的信号的相位偏离，所以能够提高检测部件的位移识别的精度。此外，能够扩大检测部件的位移可检测范围。
此外，本发明的电容式传感器最好有2组上述基准电极、上述第1电极、上述第2电极及上述第3电极，分别输入到包含这2组中的一组的电路及包含另一组的电路中的信号的输出信号由使用逻辑元件的信号处理电路来检测，该逻辑元件进行“异或”逻辑运算、“或”逻辑运算、“与”逻辑运算、“与非”逻辑运算中的某一个。由此，能够高精度地检测输出信号，能够进一步按照需要来调整检测精度。
此外，本发明的电容式传感器最好分别对应于上述基准电极、上述第1电极及上述第3电极、和上述第2电极来分割上述检测部件。根据这种结构，与操作方向对应的外力和与开关对应的外力被明确分离，所以能够减轻相互干扰，能够减少误操作。
再者，本发明的电容式传感器可以使上述第2电极包含关于Y轴线对称来配置的一对第4电极、和关于X轴线对称来配置的一对第5电极。由此，能够分别识别检测部件受到的外力的X轴方向及Y轴方向的方向分量。
此外，本发明的电容式传感器最好分别对应于上述第4电极及上述第5电极来分割上述检测部件。根据这种结构，外力的X轴方向或Y轴方向的各分量被明确分离，所以能够减轻不同方向的分量相互干扰，能够减少误操作。
此外，本发明的电容式传感器可以还包括：第6电极，被形成在上述基板上；以及第7电极，被配置得与上述第6电极隔离，并且能够随着上述导电性部件的位移发生弹性变形而与上述第6电极接触。根据这种结构，除了能得到上述效果，还由于包括可通过操作检测部件来相互接触的第6电极及第7电极，所以能够附加进行输入确定操作时等可使用的开关。
此外，本发明的电容式传感器最好分别对应于上述第2电极及上述第6电极来分割上述检测部件。根据这种结构，与操作方向对应的外力和与确定操作对应的外力被明确分离，所以能够减轻这些力相互干扰，能够减少误操作。
此外，本发明的电容式传感器最好使上述检测部件由具有绝缘性的部件覆盖。根据这种结构，在检测部件由金属形成的情况下，能够防止检测部件的表面暴露在空气中而氧化。
此外，本发明的电容式传感器可以还包括上述基板上配置的光源、和具有透光区域及非透光区域的膜状部件；并且上述检测部件具有透光性。根据这种结构，从光源出射的光通过与膜状部件上形成的规定形状的透光部对应的部分而到达检测部件，所以从外部来看检测部件时，能够只照出透光部的规定形状的部分。因此，能够容易地把握检测部件的位置及操作方向，特别是即使在暗处使用包括电容式传感器的机器的情况下，也能够对检测部件适当地实施操作。
此外，本发明的电容式传感器最好使上述导电性部件具有透光性。根据这种结构，从光源出射的光容易被引导到检测部件，从外部来看检测部件时，能够以足够的亮度照出膜状部件上形成的透光区域的规定形状的部分。
此外，本发明的电容式传感器可以还包括：有色部件，有色并具有透光性，被配置在上述光源和上述检测部件之间。由此，从外部来看检测部件时，能够变更只照出透光部的规定形状的部分的光的颜色。
此外，本发明的电容式传感器最好使上述检测部件由具有透光性及绝缘性的部件覆盖。根据这种结构，在检测部件由金属形成的情况下，能够防止检测部件的表面暴露在空气中而氧化。再者，从光源出射的光通过具有绝缘性的部件而被引导到外部，所以从外部来看检测部件时，能够只照出透光区域的规定形状的部分。
                  附图的简单说明
图1是本发明第1实施形态的电容式传感器的示意性剖面图。
图2是图1的电容式传感器的检测部件的顶视图。
图3是图1的电容式传感器的基板上形成的多个电极的配置图。
图4是图1所示的电容式传感器的结构的等价电路图。
图5是根据输入到图1所示的电容式传感器中的周期信号来导出输出信号的方法的说明图。
图6是图1所示的电容式传感器的信号处理电路的电路图。
图7是图1所示的电容式传感器的X轴方向分量的信号处理电路的电路图。
图8是图1所示的信号处理电路的各端子及各节点上的周期信号的波形图。
图9是包含将图1所示的电容式传感器的X轴方向分量的输出信号变换为模拟电压的电路的信号处理电路的电路图。
图10是图1所示的电容式传感器的第1变形例的X轴方向分量的信号处理电路的电路图。
图11是图1所示的电容式传感器的第2变形例的X轴方向分量的信号处理电路的电路图。
图12是图1所示的电容式传感器的第3变形例的X轴方向分量的信号处理电路的电路图。
图13是本发明第2实施形态的电容式传感器的示意性剖面图。
图14是图13的电容式传感器的检测部件的顶视图。
图15是图13的电容式传感器的基板上形成的多个电极的配置图。
图16是图13的电容式传感器的文字印刷部件的顶视图。
图17是图13所示的电容式传感器的结构的等价电路图。
图18是根据输入到图13所示的电容式传感器中的周期信号来导出输出信号的方法的说明图。
图19是由保持部件和蒸镀膜或印刷层构成的位移电极的图。
图20是由纺织布构成的位移电极的图。
图21是由无纺织布构成的位移电极的图。
图22是由薄膜构成的位移电极的图。
图23是使位移电极和弹性体复合的情况下的结构图。
图24是本发明第3实施形态的电容式传感器的示意性剖面图。
图25是图24的电容式传感器的检测部件的顶视图。
图26是图24的电容式传感器的基板上形成的多个电极的配置图。
图27是图24的电容式传感器的文字印刷部件的顶视图。
图28是图24所示的电容式传感器的结构的等价电路图。
图29是根据输入到图24所示的电容式传感器中的周期信号来导出输出信号的方法的说明图。
图30是现有的电容式传感器的示意性剖面图。
图31是图30的电容式传感器的基板上形成的多个电极的配置图。
                 发明的具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的优选实施形态。
图1是本发明第1实施形态的电容式传感器的示意性剖面图。图2是图1的电容式传感器的检测部件的顶视图。图3是图1的电容式传感器的基板上形成的多个电极的配置图。
电容式传感器10具有：基板20；由人等操作来施加外力的操作用的检测部件30；位移电极40；基板20上形成的电容元件电极E1～E4；具有圆顶形状的开关可动电极E21～E24(在图1中只示出E21及E22)；其内侧配置的开关固定电极E11～E14(在图1中只示出E11及E12)；具有圆顶形状的按钮可动电极E25；其内侧配置的按钮固定电极E15；基准电极(公共电极)E31～35；紧贴着多个电极并覆盖在基板20上而形成的绝缘膜50；将检测部件30及位移电极40支持固定在基板20上的支持部件60；以及覆盖支持部件60及检测用部件30的周围来配置的外壳70。
这里，为了便于说明，如图所示，定义XYZ三维坐标系，参照该坐标系对各部件进行配置说明。即，在图1中，在基板20上的按钮固定电极E15的中心位置上定义原点O，在右水平方向上定义X轴，在上垂直方向上定义Z轴，在与纸面垂直的纵深方向上定义Y轴。这里，基板20的表面规定了XY平面，Z轴通过基板20上的按钮固定电极E15、检测部件30及位移电极40各自的中心位置。
基板20是一般的电子线路用的印刷电路板，在本例中使用环氧玻璃钢板。此外，基板20也可以使用聚酰亚胺薄膜等薄膜状基板，但是薄膜状基板具有挠性，所以最好配置在具有足够刚性的支持基板上来使用。
检测部件30由以原点为中心的圆形的中央按钮31、和中央按钮31的外侧配置的环状的外侧按钮32构成。这里，中央按钮31的直径与基准电极E35的外径大致相同。此外，外侧按钮32由作为受力部的小径的上层部32a和上层部32a的下端部上延伸的大径的下层部32b构成，上层部32a的直径与连结电容元件电极E1～E4各自的外侧曲线而成的圆的直径大致相同，而下层部32b的直径大于连结电容元件电极E1～E4各自的外侧曲线而成的圆的直径。中央按钮31及外侧按钮32最好是不同的部件，但是也可以是同一部件。
中央按钮31被黏着在支持部件60的顶面上，对应于按钮可动电极E25、按钮固定电极E15及基准电极E35。此外，外侧按钮32的下层部32b由作为外壳70一部分的止动部70a止动，通过防脱结构被配置在支持部件60的顶面上。其中，外侧按钮32也可以被黏着在支持部件60的顶面上。
此外，如图2所示，在外侧按钮32的上层部32a的顶面上，形成有与操作方向(光标的移动方向)对应的箭头，对应于X轴及Y轴各自的正向及负向，即，对应于电容元件电极E1～E4。
支持部件60是直径比连结电容元件电极E1～E4各自的外侧曲线而成的圆的直径大的圆盘状部件，由具有弹性的硅酮橡胶形成。此外，在支持部件60的底面上，形成有直径比连结电容元件电极E1～E4各自的外侧曲线而成的圆的直径大的圆形的、下方开口的凹部60a，支持部件60的底面的凹部60a以外的部分与基板20接触。
位移电极40由具有导电性的硅酮橡胶形成，是直径与连结电容元件电极E1～E4各自的外侧曲线而成的圆的直径大致相同的圆盘状，附着在支持部件60的底面的凹部60a内。此外，在与位移电极40的底面的按钮固定电极E15对置的位置上形成有突起体41，而在与开关固定电极E11～E14分别对置的位置上形成有4个突起体42。
位移电极40除了使用硅酮橡胶之外，也可以例如使用导电性墨水、导电性热塑性树脂(PPT、合成橡胶)、导电性塑料、金属蒸镀膜。此外，也可以没有位移电极40的突起体41、42。
此外，如图3所示，在基板20上形成有：以原点O为中心的圆形的按钮固定电极E15；按钮固定电极E15的外侧配置的环状的基准电极E35；其外侧的扇形的、各自的大致中央部具有圆形的孔H1～H4的电容元件电极E1～E4；孔H1～H4的内侧的、外径比孔H1～H4的直径小的环状的基准电极E31～E34；以及基准电极E31～E34的内侧配置的开关固定电极E11～E14。
一对电容元件电极E1及E2沿X轴方向隔离，关于Y轴线对称来配置。此外，一对电容元件电极E3及E4沿Y轴方向隔离，关于X轴线对称来配置。这里，电容元件电极E1对应于X轴的正向来配置，而电容元件电极E2对应于X轴的负向来配置，用于检测外力的X轴方向分量。此外，电容元件电极E3对应于Y轴的正向来配置，而电容元件电极E4对应于Y轴的负向来配置，用于检测外力的Y轴方向分量。
电容元件电极E1～E4、开关固定电极E11～E14、按钮固定电极E15及基准电极E31～35利用通孔等分别连接在端子T1～T4、T11～T14、T15及T31～T35(参照图4)上，通过这些端子连接在外部的电子电路上。这里，基准电极E31～35经端子T31～T35接地。
此外，配置有圆顶状的开关可动电极E21～E24，与基准电极E31～34分别接触，并且与开关固定电极E11～E14隔离并对其进行覆盖。因此，开关可动电极E21～E24的直径大于孔H1～H4。同样，配置有圆顶状按钮可动电极E25，与基准电极E35接触，并且与按钮固定电极E15隔离并对其进行覆盖。因此，按钮可动电极E25的直径大于基准电极E35的内径。
此外，绝缘膜50紧贴着基板20上的电容元件电极E1～E4、基准电极E31～35的一部分及开关可动电极E21～E25并覆盖在基板20上来形成。因此，由铜等形成的电容元件电极E1～E4、基准电极E31～35及开关可动电极E21～E25的由绝缘膜50覆盖的部分不会暴露在空气中，具有防止它们被氧化的功能。其中，也可以对电容元件电极E1～E4、基准电极E31～35及开关可动电极E21～E25实施向其表面镀金等防氧化措施。此外，形成有绝缘膜50，所以电容元件电极E1～E4、基准电极E31～35及开关可动电极E21～E25与位移电极40不会直接接触。
接着，参照附图来说明如上所述构成的本实施形态的电容式传感器10的结构。图4是图1所示的电容式传感器的结构的等价电路图。
参照图4来说明与电容式传感器10的结构等价的电路结构。基板20上形成的电容元件电极E1～E4及基准电极E31～E35与位移电极40对置，与作为公共电极的可位移的位移电极40、固定的各个电容元件电极E1～E4及基准电极E31～E35之间形成电容元件C1～C4及电容元件C31～35。电容元件C1～C4及电容元件C31～C35可以说是电容值分别随位移电极40的位移而变化的可变电容元件。
电容元件C1～C4各自的电容值作为位移电极40、和电容元件电极E1～E4上分别连接的端子T1～T4之间的电容值，能够分别独立地进行测定。这里，认为基准电极E31～E35分别经端子T31～T35接地，作为电容元件C1～C4的公共电极的位移电极40经电容元件C31～C35及端子T31～T35接地。即，电容元件C31～C35对位移电极40和端子T31～T35进行电容耦合。
此外，与X轴及Y轴各自的正向及负向对应的基准电极E31～E34上连接的开关可动电极E21～E24能选择性地取与开关固定电极E11～E14接触的位置或不接触的位置，从而具有连接或不连接基准电极E31～E34和端子T11～T14的开关S1～S4的功能。再者，独立于与X轴及Y轴各自的正向及负向这4个方向对应的开关S1～S4，基准电极E35上连接的开关可动电极E25能选择性地取与开关固定电极E15接触的位置或不接触的位置，从而具有连接或不连接基准电极E35和端子T15的开关S5的功能。这里，与开关S1～S5的状态对应的开关信号从端子T11～T14分别输出。
接着，说明电容式传感器10被用作检测施加到检测部件30上的力的大小的装置(压力传感器)的情况下的工作。
首先，参照附图来说明根据电容元件C1～C4各自的电容值的变化来导出表示施加到检测部件30上的外力的大小及方向的输出信号的方法。图5是根据输入到图1所示的电容式传感器中的周期信号来导出输出信号的方法的说明图。其中，在图5中只示出导出输出信号的方法的说明所需的部分。此外，输出信号Vx、Vy分别表示外力的X轴方向分量及Y轴方向分量的大小及方向。
这里，为了导出输出信号Vx、Vy，向端子T1～T4始终输入时钟信号等周期信号。对于输入到端子T1上的周期信号，2个电容元件C1和C31为串联连接的关系。同样，2个电容元件C2和C32对输入到端子T2上的周期信号为串联连接的关系，2个电容元件C3和C33对输入到端子T3上的周期信号为串联连接的关系，2个电容元件C4和C34对输入到端子T4上的周期信号为串联连接的关系。
如果在向端子T1～T4输入周期信号的状态下检测部件30受到外力而发生位移，则位移电极40随此向Z轴方向发生位移，电容元件C1～C4的电极间隔变化，电容元件C1～C4各自的电容值变化。于是，输入到端子T1～T4上的周期信号的相位发生偏离。这样，利用周期信号发生的相位偏离，能够得到表示检测部件30的位移、即检测部件30受到的外力的X轴方向及Y轴方向的大小和方向的输出信号Vx、Vy。
更详细地说，在向端子T1～T4输入周期信号时，向端子T1、T3输入周期信号A，而向端子T2、T4输入与周期信号A同一周期、而且与周期信号A的相位不同的周期信号B。此时，如果检测部件30受到外力，电容元件C1～C4的电容值分别变化，则分别输入到端子T1～T4上的周期信号A或周期信号B的相位分别发生不同量的偏离。
即，在外力包含X轴正向分量的情况下，电容元件C1的电容值变化，输入到端子T1上的周期信号A的相位发生偏离。而在外力包含X轴负向分量的情况下，电容元件C2的电容值变化，输入到端子T2上的周期信号B的相位也发生偏离。这里，电容元件C1、C2的电容值的变化量分别对应于外力的X轴正向分量、X轴负向分量的大小。这样，通过用“异或”电路读取分别输入到端子T1及端子T2上的周期信号A及周期信号B的相位偏离，来导出输出信号Vx。该输出信号Vx的符号表示外力的X轴方向分量的方向是正向还是负向，其绝对值表示X轴方向分量的大小。
此外，在外力包含Y轴正向分量的情况下，电容元件C3的电容值变化，输入到端子T3上的周期信号A的相位发生偏离。而在外力包含Y轴负向分量的情况下，电容元件C4的电容值变化，输入到端子T4上的周期信号B的相位也发生偏离。这里，电容元件C3、C4的电容值的变化量分别对应于外力的Y轴正向分量、Y轴负向分量的大小。这样，通过用“异或”电路读取分别输入到端子T3及端子T4上的周期信号A及周期信号B的相位偏离，来导出输出信号Vy。该输出信号Vy的符号表示外力的Y轴方向分量的方向是正向还是负向，其绝对值表示Y轴方向分量的大小。
在外力包含X轴方向分量或Y轴方向分量的情况下，有时包含X轴正向及X轴负向两个分量或Y轴正向及Y轴负向两个分量。这里，例如考虑X轴方向，X轴正向分量及X轴负向分量各自的大小相同的情况下的输出信号Vx的值与外力不包含X轴方向分量的情况下的输出信号Vx的值几乎相同(详见后述)。而在X轴正向分量和X轴负向分量不同的情况下，分别输入到端子T1、T2上的周期信号A及周期信号B的相位偏离量互不相同，与上述情况同样，通过用“异或”电路读取该相位偏离，来导出输出信号Vx。这对导出Y轴方向的输出信号Vy也同样。
接着，参照附图来说明用于根据输入到端子T1～T4上的周期信号A、B来导出输出信号Vx、Vy的信号处理电路。图6是图1所示的电容式传感器的信号处理电路的电路图。在图6中只示出信号处理电路的说明所需的部分。
在图6所示的信号处理电路中，从未图示的交流信号振荡器向端子T1～T4输入规定周期的周期信号。在这些端子T1～T4上，分别连接有电阻元件R1～R4。此外，在电阻元件R1、R2的输出端及电阻元件R3、R4的输出端上，分别连接有“异或”电路的逻辑元件“异或”(EX-OR)元件81、82，其输出端连接在端子T51、T52上。此外，电阻元件R1～R4的输出端分别连接在电容元件电极E1～E4和位移电极40之间构成的电容元件C1～C4上。此外，电容元件C1、C2各自的一个电极位移电极40经位移电极40和基准电极E31之间构成的电容元件C31接地。同样，电容元件C3、C4各自的一个电极位移电极40经位移电极40和基准电极B33之间构成的电容元件C33接地。位移电极40和基准电极E31～E35之间构成的电容元件C31～C35都同样具有使位移电极40接地的功能。
下面，作为例子，参照图7来说明X轴方向分量的输出信号Vx的导出方法。Y轴方向分量的输出信号Vy的导出方法也同样，所以省略其说明。图7是图1所示的电容式传感器的X轴方向分量的信号处理电路的电路图(图6的一部分)。在该信号处理电路中，电容元件C1和电阻元件R1及电容元件C2和电阻元件R2分别形成CR延迟电路。输入到端子T1、T2上的周期信号(矩形波信号)分别由CR延迟电路产生规定的延迟，在“异或”元件81中合流。
在不能向端子T1、T2提供具有足够驱动能力的信号的情况下，最好在端子T1和电阻元件R1之间及端子T2和电阻元件R2之间插入“非”门元件。这里，“非”门元件是产生足以驱动CR延迟电路的驱动功率的元件，是在逻辑上没有意义的元件。此外，通过将同一元件用作“非”门元件，能够在相同条件下比较不同路径的信号。
接着，参照图8来说明图7的电路的工作。图8是图1所示的信号处理电路的各端子及各节点上的周期信号的波形图。
在图7的信号处理电路中，分别输入到端子T1、T2上的周期信号通过CR延迟电路，分别产生规定的延迟，分别输入到“异或”元件81中。详细地说，向端子T1输入周期信号f(φ)(对应于上述周期信号A，以下称为周期信号A)，而向端子T2输入与f(φ)同一周期、而且相位偏离θ的周期信号f(φ+θ)(对应于上述周期信号B，以下称为周期信号B)。这里，说明周期信号A的占空比D0为50％、周期信号B比周期信号A的相位超前周期信号A的1/4周期的情况。
这里，分别输入到端子T1、T2上的不同相位的周期信号A及周期信号B是如下产生的：将从1个交流信号振荡器输出的周期信号分为2个路径，在其一个路径上设置未图示的CR延迟电路，延迟通过CR延迟电路的周期信号的相位。使周期信号的相位偏离的方法不限于使用CR延迟电路的方法，可以是其他任何方法，也可以用2个交流信号振荡器来产生相位互不相同的周期信号A及周期信号B，分别输入到端子T1、T2上。
图8(a)、(b)示出输入到端子T1、T2上的周期信号A及周期信号B的波形。这里，在检测部件30上没有外力作用(未实施操作)的状态下，输入到端子T1、T2上的周期信号A及周期信号B几乎没有延迟就输入到“异或”元件81中。因此，向“异或”元件81输入了与端子T1、T2上的周期信号同一波形的信号，在这些信号之间进行“异或”逻辑运算，将其结果输出到端子T51上。这里，如图8(c)所示，输出到端子T51上的输出信号Vx是具有占空比D1的矩形波信号。
接着，在对检测部件30只实施X轴正向操作的情况下，输入到端子T1上的周期信号A通过由电容元件C1及电阻元件R1构成的延迟电路而延迟到达节点X1。这里，图8(d)示出向端子T1输入了周期信号A的情况下图7所示的信号处理电路的节点X1上的电位变化。
在向端子T1输入了重复“高(Hi)”或“低(Lo)”信号的周期信号的情况下，如图8(d)所示，重复下述变化：在“高”信号的输入开始后，在构成CR延迟电路的电容元件C1中逐渐积累电荷，从而节点X1上的电位逐渐增加，而在“低”信号的输入开始后，构成CR延迟电路的电容元件C1的电荷逐渐放电，从而节点X1上的电位逐渐减少。
实际上，节点X1的电位的波形经具有规定的阈值的比较器(未图示)而变换为矩形波(脉冲波形)。该比较器通过在大于设定的阈值的情况下输出“高”信号、而在小于的情况下输出“低”信号来形成矩形波。这里，在“异或”元件81为C-MOS型逻辑元件的情况下，如果电源电压为Vcc，则最好将比较器的阈值电压设为Vcc/2左右。这样，节点X1的电位的波形经比较器，如图8(e)所示，变换为具有占空比D2的矩形波。
此时，输入到端子T2上的周期信号B几乎没有延迟，所以到达节点X2的周期信号的波形与周期信号B(图8(b)所示波形的信号)相同。
因此，向“异或”元件81输入了与节点X1、X2上的周期信号同一波形的信号(图8(b)及图8(e)所示波形的信号)，在这些信号之间进行“异”逻辑运算，将其结果输出到端子T51上。这里，如图8(f)所示，输出到端子T51上的输出信号Vx是具有占空比D3的矩形波信号。
如果再按下检测部件30的X轴正向部分，则位移电极40和电容元件电极E1的间隔减小，电容元件C1的电容值随此增大。此时，由于周期信号A通过延迟电路而使相位偏离(延迟量)增大，输出到端子T51上的输出信号Vx的占空比D3也增大。
接着，在对检测部件30只实施X轴负向操作的情况下，输入到端子T2上的周期信号B通过由电容元件C2及电阻元件R2构成的延迟电路而延迟到达节点X2。这里，图8(g)示出向端子T2输入了周期信号B的情况下图7所示的信号处理电路的节点X2上的电位变化。
在向端子T2输入了重复“高”或“低”信号的周期信号的情况下，如图9(g)所示，重复下述变化：在“高”信号的输入开始后，在构成CR延迟电路的电容元件C2中逐渐积累电荷，从而节点X2上的电位逐渐增加，而在“低”信号的输入开始后，构成CR延迟电路的电容元件C2的电荷逐渐放电，从而节点X2上的电位逐渐减少。
实际上，节点X2的电位的波形经具有规定的阈值的比较器(未图示)而变换为矩形波(脉冲波形)。该比较器通过在大于设定的阈值的情况下输出“高”信号、而在小于的情况下输出“低”信号来形成矩形波。这里，在“异或”元件81为C-MOS型逻辑元件的情况下，如果电源电压为Vcc，则最好将比较器的阈值电压设为Vcc/2左右。这样，节点X2的电位的波形经比较器，如图8(h)所示，变换为具有占空比D4的矩形波。
此时，输入到端子T1上的周期信号A几乎没有延迟，所以到达节点X1的周期信号的波形与周期信号A(图8(a)所示波形的信号)相同。
因此，向“异或”元件81输入了与节点X1、X2上的周期信号同一波形的信号(图8(a)及图8(h)所示波形的信号)，在这些信号之间进行“异”逻辑运算，将其结果输出到端子T51上。这里，如图8(i)所示，输出到端子T51上的输出信号Vx是具有占空比D5的矩形波信号。
如果再按下检测部件30的X轴负向部分，则位移电极40和电容元件电极E2的间隔减小，电容元件C2的电容值随此增大。此时，由于周期信号B通过延迟电路而使相位偏离(延迟量)增大，输出到端子T51上的输出信号Vx的占空比D3减小。
这样，在对检测部件30只实施X轴负向操作的情况下输出到端子T51上的输出信号Vx的占空比D5(参照图8(i))小于在对检测部件30只实施X轴正向操作的情况下输出到端子T51上的输出信号Vx的占空比D2(参照图8(e))。
这里，在对检测部件30同时实施X轴正向及X轴负向操作的情况下，输入到端子T1、T2上的周期信号A及周期信号B分别通过由电容元件C1及电阻元件R1构成的延迟电路及由电容元件C2及电阻元件R2构成的延迟电路而到达节点X1、X2。因此，此时节点X1、X2上的电位变化如图8(d)及图8(g)所示。
因此，向“异或”元件81输入了按规定的阈值将节点X1、X2上的电位变化数字化了的信号(图8(e)及图8(h)所示波形的信号)，在这些信号之间进行“异”逻辑运算，将其结果输出到端子T51上。这里，如图8(j)所示，输出到端子T51上的输出信号Vx是具有占空比D6的矩形波信号。
这样，在对检测部件30同时实施X轴正向及X轴负向操作的情况下输出到端子T51上的输出信号Vx的占空比D6(参照图8(j))与在不对检测部件30实施操作的情况下输出到端子T51上的输出信号Vx的占空比D1(参照图9(c))几乎相同。只是两个信号的相位相互偏离。
此外，输出到端子T51上的输出信号Vx可以变换为模拟电压Vx′来使用。图9是包含将图1所示的电容式传感器的X轴方向分量的输出信号变换为模拟电压的电路的信号处理电路的电路图。
如图9所示，输出到端子T51上的输出信号Vx通过由电阻元件R70及电容元件C70构成的低通滤波器70而被平滑，作为模拟电压Vx′而输出到端子70上。该模拟电压Vx′的值与输出信号Vx的占空比成正比来变化。因此，如果输出信号Vx的占空比增大，则模拟电压Vx′的值也随此增大，而如果输出信号Vx的占空比减小，则模拟电压Vx′的值也随此减小。此外，在输出信号Vx的占空比几乎不变化时，模拟电压Vx′的值也几乎不变化。
接着，说明电容式传感器10被用作具有开关功能的装置(开关信号输出装置)的情况下的工作。这里，只说明按下检测部件30的与X轴正向对应的部分的情况下的工作。其中，按下检测部件的与X轴负向、Y轴正向或Y轴负向对应的部分的情况下的工作和按下与X轴正向对应的部分的情况下的工作相同，所以省略其说明。
在未对检测部件30实施操作的情况下，开关可动电极E21和开关固定电极E11相互隔离，所以开关S1为“关(OFF)”状态，从端子11输出表示“关”状态的开关信号。然后，如果按下检测部件30的与X轴正向对应的部分，则位移电极40上形成的与X轴正向对应的突起体42向下方发生位移。于是，从突起体42经绝缘膜50对开关可动电极E21的中央部作用方向向下的力。在该力低于规定值时开关可动电极E21几乎不发生位移，而在该力达到规定值时，开关可动电极E21的顶部近旁部分随着压曲而急剧地发生弹性变形，变为凹陷状态，与开关固定电极E11接触。由此，开关S1变为“开(ON)”状态，给操作者以明显的点击感。此时，从端子11输出的开关信号从表示“关”状态的信号切换到表示“开”状态的信号。
这样，操作者通过按下检测部件30的与X轴正向、X轴负向、Y轴正向及Y轴负向对应的部分，能够输出与各个方向分别对应的4个独立的开关信号。
在电容式传感器10被用作检测施加到检测部件30上的力的大小的装置及具有开关功能的装置的情况下，通过按下中央按钮31，切换由按钮可动电极E25和按钮固定电极E15构成的开关S5，都能够从端子15输出独立的开关信号。因此，能够将其用作确定操作用的开关。
此外，电容式传感器10也有时被兼用作检测施加到检测部件30上的力的大小的装置及具有开关功能的装置。此时，如果(以保持开关可动电极B21和开关固定电极E11相互隔离的状态的程度的力)按下检测部件30的与X轴正向对应的部分，则在开关S1为“关”的状态下，位移电极40的X轴正向部分和电容元件电极E1的间隔变化，电容元件C1的电容值变化。能够根据该电容值的变化来识别施加到检测部件30的X轴正向上的力的大小。而在该力达到规定值时，开关可动电极E21的顶部近旁部分随着压曲而急剧地发生弹性变形，变为凹陷状态，与开关固定电极E11接触，开关S1变为“开”状态。其后，如果检测部件30继续发生位移，则在开关S1保持“开”状态的同时，位移电极40进一步发生位移，从而位移电极40的X轴正向部分和电容元件电极E1的间隔变化，电容元件C1的电容值变化。能够根据该电容值的变化来识别施加到检测部件30的X轴正向上的力的大小。
如上所述，本实施形态的电容式传感器10通过检测由位移电极40和电容元件电极E1～E4的间隔变化所引起的电容元件C1～C4的电容值变化，能够识别检测部件30的外侧按钮32的位移，所以能够识别施加到检测部件30的外侧按钮32上的外力的大小。此外，能够识别开关固定电极E11～E14和开关可动电极E21～E24有无接触，所以能够将其用作开关功能。因此，电容式传感器10能够用作具有将检测部件30的外侧按钮31的位移变为信号(模拟信号)来输出的功能的装置或/及具有开关功能的装置。由此，该电容式传感器10具有能够用作上述任一装置的复合器件的功能，无需依照上述两种用途来重新制造。
此外，在用作具有开关功能的装置的情况下，在对检测部件30的外侧按钮32实施操作时，与操作方向对应的圆顶形状的开关可动电极E21～E24在附带点击感的同时发生弹性变形而与开关固定电极E11～E14接触，所以操作者能够在感到点击感的同时进行操作，能够在感觉上容易地把握执行了操作。此外，开关可动电极E21～E24及按钮可动电极E25被配置得与基准电极E31～E35接触，所以无需对开关可动电极E21～E24及按钮可动电极E25另外设置配线。
此外，形成有多个电容元件电极E1～E4，能够分别识别检测部件30的外侧按钮32受到的外力的X轴方向及Y轴方向的方向分量。这里，向成对的电容元件电极(E1及E2、E3及E4)提供相位互不相同的信号，所以能够增大通过电路的信号的相位偏离，进而能够用使用逻辑元件的信号处理电路来高精度地检测该信号。此外，对应于X轴方向及Y轴方向而形成有多个开关可动电极E21～E24及开关固定电极E11～E14，能够用作与不同方向对应的开关。
此外，位移电极40不通过直接接触、而通过电容元件C31～C35(具有耦合电容器的功能)的电容耦合与接地的基准电极E31～E35电耦合，所以电容式传感器10的耐压特性提高，几乎不会因火花电流流过而使传感器损坏，并且能够防止接触不良等故障，所以能够得到可靠性高的电容式传感器。此外，在基准电极E31～E35和位移电极40之间配置有绝缘膜50，但是无需切除绝缘膜50的一部分来使基准电极E31～35和位移电极40接触，所以在组装及安装方面也很有利。
此外，能够形成带有确定操作用的开关(中央按钮31)的输入设备，在进行确定操作时，能得到明确的操作触感，所以能够防止误操作。此外，检测部件130被分割为中央按钮131和外侧按钮132，所以外侧按钮132上作用的与操作方向对应的外力和中央按钮131上作用的与确定操作对应的外力被明确分离，所以能够减轻这些力的相互干扰，能够减少误操作。这种结构的电容式传感器适合用作个人计算机、便携电话、游戏机等的输入设备。
接着，参照附图来说明本发明第1实施形态的第1变形例。图10是第1变形例的电容式传感器的X轴方向分量的信号处理电路的电路图。图10的信号处理电路与图1的电容式传感器的信号处理电路的不同点在于，逻辑元件使用“或”(OR)元件来取代“异或”元件。其他结构与图1的电容式传感器相同，所以附以同一标号并省略其说明。
在图10中，如果按下检测部件30的X轴正向部分，则输入到端子T1上的周期信号A通过由电容元件C1和电阻元件R1构成的CR延迟电路，到达节点X1。此时，如图8(e)所示，节点X1上的周期信号产生了规定的延迟。同样，如果按下检测部件30的X轴负向部分，则输入到端子T2上的周期信号B通过由电容元件C2和电阻元件R2构成的CR延迟电路，到达节点X2。此时，如图8(h)所示，节点2上的周期信号产生了规定的延迟。
因此，与图7同样，向“或”元件83输入了与节点X1、X2上的周期信号同一波形的信号，在这些信号之间进行“或”逻辑运算，将其结果输出到端子T51上。这里，输出到端子T51上的信号是具有规定的占空比的矩形波信号。
这里，与使用“异或”元件的情况下输出到端子51上的矩形波信号相比，使用“或”元件83的情况下输出到端子51上的矩形波信号、和未对检测部件30实施操作时输出到端子51上的矩形波信号之间的占空比的变化量小，因此，认为电容式传感器的灵敏度降低。
因此，在用灵敏度非常好的材料来制作电容式传感器的各部件的情况下，最好用于根据信号处理电路的结构来调节电容式传感器的灵敏度(这里，是降低灵敏度)。
接着，参照附图来说明本发明第1实施形态的第2变形例。图11是第2变形例的电容式传感器的X轴方向分量的信号处理电路的电路图。图11的信号处理电路与图1的电容式传感器的信号处理电路的不同点在于，逻辑元件使用“与”元件来取代“异或”元件。而其他结构与图1的电容式传感器相同，所以附以同一标号并省略其说明。
在图11中，如果按下检测部件30的X轴正向部分，则输入到端子T1上的周期信号A通过由电容元件C1和电阻元件R1构成的CR延迟电路，到达节点X1。此时，如图8(e)所示，节点X1上的周期信号产生了规定的延迟。同样，如果按下检测部件30的X轴负向部分，则输入到端子T2上的周期信号B通过由电容元件C2和电阻元件R2构成的CR延迟电路，到达节点X2。此时，如图8(h)所示，节点X2上的周期信号产生了规定的延迟。
因此，与图7同样，向“与”元件84输入了与节点X1、X2上的周期信号同一波形的信号，在这些信号之间进行“或”逻辑运算，将其结果输出到端子T51上。这里，输出到端子T51上的信号是具有规定的占空比的矩形波信号。
这里，与使用“异或”元件的情况下输出到端子51上的矩形波信号相比，使用“与”元件84的情况下输出到端子51上的矩形波信号、和未对检测部件30实施操作时输出到端子51上的矩形波信号之间的占空比的变化量小，因此，认为电容式传感器的灵敏度降低。
因此，在用做成电容式传感器时灵敏度非常好的材料来制作电容式传感器的各部件的情况下，最好用于根据信号处理电路的结构来调节电容式传感器的灵敏度(这里，是降低灵敏度)。
接着，参照附图来说明本发明第1实施形态的第3变形例。图12是第3变形例的电容式传感器的X轴方向分量的信号处理电路的电路图。图12的信号处理电路与图1的电容式传感器的信号处理电路的不同点在于，逻辑元件使用“与非”元件来取代“异或”元件。而其他结构与图1的电容式传感器相同，所以附以同一标号并省略其说明。
在图12中，如果按下检测部件30的X轴正向部分，则输入到端子T1上的周期信号A通过由电容元件C1和电阻元件R1构成的CR延迟电路，到达节点X1。此时，如图8(e)所示，节点X1上的周期信号产生了规定的延迟。同样，如果按下检测部件30的X轴负向部分，则输入到端子T2上的周期信号B通过由电容元件C2和电阻元件R2构成的CR延迟电路，到达节点X2。此时，如图8(h)所示，节点X2上的周期信号产生了规定的延迟。
因此，与图7同样，向“与非”元件85输入了与节点X1、X2上的周期信号同一波形的信号，在这些信号之间进行“或”逻辑运算，接着进行“非”运算，将其结果输出到端子T51上。这里，输出到端子T51上的信号是具有规定的占空比的矩形波信号。
这里，与使用“异或”元件的情况下输出到端子51上的矩形波信号相比，使用“与非”元件85的情况下输出到端子51上的矩形波信号、和未对检测部件30实施操作时输出到端子51上的矩形波信号之间的占空比的变化量小，因此，认为电容式传感器的灵敏度降低。
因此，在用做成电容式传感器时灵敏度非常好的材料来制作电容式传感器的各部件的情况下，最好用于根据信号处理电路的结构来调节电容式传感器的灵敏度(这里，是降低灵敏度)。
接着，参照附图来说明本发明的第2实施形态。
图13是本发明另一实施形态的电容式传感器的侧面的示意性剖面图。图14是图13的电容式传感器的检测部件的顶视图。图15是图13的电容式传感器的基板上形成的多个电极的配置图。图16是图13的电容式传感器的文字印刷部件的顶视图。
电容式传感器110具有：基板120；由人等操作来施加外力的操作用的检测部件130；位移电极140；基板120上形成的电容元件电极E101～E104；具有圆顶形状的开关可动电极E121～E124(在图13中只示出E121及E122)；其内侧配置的开关固定电极E111～B114；基准电极(公共电极)E131～134；紧贴着多个电极并覆盖在基板120上而形成的树脂薄膜150；将位移电极140支持固定在基板120上的支持部件160；检测部件130和支持部件160之间配置的文字印刷部件130及有色印刷部件190；支持部件160内部配置的发光二极管200；以及覆盖支持部件160的周围来配置的外壳170。
这里，为了便于说明，如图所示，定义XYZ三维坐标系，参照该坐标系对各部件进行配置说明。即，在基板120上的电容元件电极E101～E104的中心位置(在图13中，是电容元件电极E101、E102之间的中心位置)上定义原点O，在右水平方向上定义X轴，在上垂直方向上定义Z轴，在与纸面垂直的纵深方向上定义Y轴。这里，基板120的表面规定了XY平面，Z轴通过基板120上的电容元件电极E101～E104的中心位置、检测部件130及位移电极140各自的中心位置。
基板120与基板20同样，是一般的电子线路用的印刷电路板，在本例中使用环氧玻璃钢板。此外，基板120也可以使用聚酰亚胺薄膜等薄膜状基板，但是薄膜状基板具有挠性，所以最好配置在具有足够刚性的支持基板上来使用。
检测部件130由作为受力部的小径的上层部131、和上层部131的下端部上延伸的大径的下层部132构成，整体由圆盘状的具有透光性的聚碳酸酯、丙烯等形成。这里，上层部131的直径与连结电容元件电极E101～E104各自的外侧曲线而成的圆的直径大致相同，而下层部132的直径大于连结电容元件电极E101～E104各自的外侧曲线而成的圆的直径。其中，为了提高操作性，也可以在检测部件30上覆盖树脂制的帽。
支持部件160由直径比连结电容元件电极E101～E104各自的外侧曲线而成的圆的直径大的圆盘状的具有弹性及透光性的硅酮橡胶形成。其中，形成支持部件160的材料除了使用硅酮橡胶之外，也可以使用苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚酯类或聚酰亚胺类等热塑性树脂等。
此外，在支持部件160的底面上，形成有直径比连结电容元件电极E101～E104各自的外侧曲线而成的圆的直径大的圆形的下方开口的凹部160a、和凹部160c，支持部件160的底面的凹部160a及凹部160c以外的部分被配置得与基板120接触。再者，在支持部件160的底面的凹部160a内部，形成有以凹部160a的中央为中心的突起部160b。此外，在与基板120上的支持部件160的凹部160c对应的位置上，配置有发光二极管200。
位移电极140由导电性及透明(具有透光性)的硅酮橡胶形成，是直径与连结电容元件电极E101～E104各自的外侧曲线而成的圆的直径大致相同的圆盘状的膜状部件，附着在支持部件160的底面的突起部160b上。其中，位移电极140除了由硅酮橡胶形成的之外，也可以向聚氨酯、乙烯·丙烯橡胶、透明树脂中分散混入氧化铱、氧化锡等金属粒子或纤维状金属等来形成薄膜或膜状部件。这里，平板状地(在一个平面上)形成在支持部件160的底面上，所以位移电极140也可以通过网板印刷涂敷透明导电性墨水来形成。
此外，如图15所示，在基板120上形成有：以原点O为中心的扇形的、各自的大致中央部具有圆形的孔H101～H104的电容元件电极E101～104；孔H101～H104的内侧的、外径比孔H101～H104的直径小的环状的基准电极E131～E134；以及基准电极E31～E34的内侧配置的开关固定电极E111～E114。一对电容元件电极E101及E102沿X轴方向隔离，关于Y轴线对称来配置。此外，一对电容元件电极E103及E104沿Y轴方向隔离，关于X轴线对称来配置。
这里，电容元件电极E101对应于X轴的正向来配置，而电容元件电极E102对应于X轴的负向来配置，用于检测外力的X轴方向分量。此外，电容元件电极E103对应于Y轴的正向来配置，而电容元件电极E104对应于Y轴的负向来配置，用于检测外力的Y轴方向分量。
电容元件电极E101～E104、开关固定电极E111～E114及基准电极E131～134利用通孔等分别连接在端子T101～T104、T111～T114及T131～T134(参照图16)上，通过这些端子连接在外部的电子电路上。这里，基准电极E131～134经端子T131～T134接地。
此外，配置有圆顶状的开关可动电极E121～E124，与基准电极E131～134分别接触，并且与开关固定电极E111～E114隔离并对其进行覆盖。因此，开关可动电极E121～E124的直径大于孔H1～H4。这里，开关可动电极E121～E124由透明树脂薄膜形成，其材料使用聚酯、聚碳酸酯等。
此外，树脂薄膜150是具有绝缘性的透明部件，紧贴着基板120上的电容元件电极E101～E104、基准电极E131～134的一部分及开关可动电极E121～E124，覆盖在基板120上，由黏着剂黏着固定。因此，由铜等形成的电容元件电极E101～E104、基准电极E131～134及开关可动电极E121～E124的由树脂薄膜150覆盖的部分不会暴露在空气中，具有防止它们被氧化的功能。此外，形成有树脂薄膜150，所以电容元件电极E101～E104、基准电极E131～134及开关可动电极E121～E124与位移电极140不会直接接触。
此外，在支持部件160的顶面上，直径与检测部件相同的圆盘状的有色印刷部件190、直径与检测部件130相同的圆盘状的文字印刷部件180及检测部件130被配置得使各自的中心位置一致而重叠。支持部件160、有色印刷部件190、文字印刷部件180及检测部件130分别通过熔敷、黏着或印刷来固定。
文字印刷部件180是没有透光性的部件，如图16所示，对应于X轴及Y轴的各自的正向及负向，即对应于开关固定电极E111～E114，形成有表示操作方向(光标的移动方向)的箭头形状的通孔180a。这里，通孔180a被形成在与开关可动电极E111～E114、开关固定电极E121～E124及基准电极E131～E134分别对应的位置上。其中，文字印刷部件180上形成的通孔180a的形状也可以按照需要而适当变更为数字、文字、记号等。
文字印刷部件180只有通孔180a的部分让光通过，通孔180a以外的部分不让光通过。由此，从支持部件160的内部配置的发光二极管200出射的光按支持部件160、有色印刷部件190、文字印刷部件180的通孔180a、检测部件130的顺序通向检测部件130的上方。因此，从上方来看检测部件130时，发光二极管200的光只照出表示操作方向的箭头(文字印刷部件180上形成的通孔180a的部分)。由此，能够容易地把握检测部件130的位置及操作方向，特别是即使在暗处使用包括电容式传感器110的机器的情况下，也能够对检测部件130适当地实施操作。
此外，有色印刷部件190是具有透光性、整个表面涂有规定颜色的部件。通过将有色印刷部件190配置在文字印刷部件180的下方，能够使从上方来看检测部件130时表示操作方向的箭头的颜色显现有色印刷部件190所涂的颜色。其中，有色印刷部件190可以只涂与文字印刷部件180的通孔180a对应的部分，也可以涂多种颜色。此外，有色印刷部件190可以被配置在文字印刷部件180的下方，也可以没有。
其中，位移电极140及树脂薄膜150使从发光二极管200出射的光透射或散射，所以能够使光照遍整个检测部件130，能够高效地照出文字印刷部件180上形成的通孔180a的部分。由此，能够降低发光二极管200的功耗。
接着，参照附图来说明如上所述构成的本实施形态的电容式传感器110的工作。图17是图13所示的电容式传感器的结构的等价电路图。
首先，参照图17来说明与电容式传感器110的结构等价的电路结构。基板120上形成的电容元件电极E101～E104及基准电极E131～E134与位移电极140对置，与作为公共电极的可位移的位移电极140、固定的各个电容元件电极E101～E104及基准电极E131～E134之间形成电容元件C101～C104及电容元件C131～C134。电容元件C101～C104及电容元件C131～C134可以说是电容值分别随位移电极140的位移而变化的可变电容元件。
电容元件C101～C104各自的电容值作为位移电极140、和电容元件电极E101～E104上分别连接的端子T101～T104之间的电容值，能够分别独立地进行测定。这里，认为基准电极E131～E134分别经端子T131～T134接地，作为电容元件C101～C104的公共电极的位移电极140经电容元件C131～C134及端子T131～T134接地。即，电容元件C131～C134对位移电极140和端子T131～T134进行电容耦合。
此外，与X轴及Y轴各自的正向及负向对应的基准电极E131～E134上连接的开关可动电极E121～E124能选择性地取与开关固定电极E111～E114接触的位置或不接触的位置，从而具有连接或不连接基准电极E131～E134和端子T111～T114的开关S101～S104的功能。这里，与开关S101～S104的状态对应的开关信号从端子T111～T114分别输出。
接着，说明电容式传感器110被用作检测施加到检测部件130上的力的大小的装置(压力传感器)的情况下的工作。
首先，参照附图来说明根据电容元件C101～C104各自的电容值的变化来导出表示施加到检测部件130上的外力的大小及方向的输出信号的方法。图18是根据输入到图13所示的电容式传感器中的周期信号来导出输出信号的方法的说明图。其中，在图18中只示出导出输出信号的方法的说明所需的部分。此外，输出信号Vx、Vy分别表示外力的X轴方向分量及Y轴方向分量的大小及方向。
这里，为了导出输出信号Vx、Vy，向端子T101～T104始终输入时钟信号等周期信号。对于输入到端子T101上的周期信号，2个电容元件C101和C131为串联连接的关系。同样，2个电容元件C102和C132对输入到端子T102上的周期信号为串联连接的关系，2个电容元件C103和C133对输入到端子T103上的周期信号为串联连接的关系，2个电容元件C104和C134对输入到端子T104上的周期信号为串联连接的关系。
如果在向端子T101～T104输入周期信号的状态下检测部件130受到外力而发生位移，则位移电极140随此向Z轴方向发生位移，电容元件C101～C104的电极间隔变化，电容元件C101～C104各自的电容值变化。于是，输入到端子T101～T104上的周期信号的相位发生偏离。这样，利用周期信号发生的相位偏离，能够得到表示检测部件130的位移、即检测部件130受到的外力的X轴方向及Y轴方向的大小和方向的输出信号Vx、Vy。其中，导出方法的细节与说明过的图1的电容式传感器中的信号处理电路相同，所以省略。
接着，说明电容式传感器110被用作具有开关功能的装置(开关信号输出装置)的情况下的工作。这里，只说明按下检测部件130的与X轴正向对应的部分的情况下的工作。其中，按下检测部件的与X轴负向、Y轴正向或Y轴负向对应的部分的情况下的工作和按下与X轴正向对应的部分的情况下的工作相同，所以省略其说明。
在未对检测部件130实施操作的情况下，开关可动电极E121和开关固定电极E111相互隔离，所以开关S101为“关”状态，从端子T111输出表示“关”状态的开关信号。然后，如果按下检测部件130的与X轴正向对应的部分，则位移电极140的X轴正向部分向下方发生位移。于是，从突起体42经树脂薄膜150对开关可动电极E121的中央部作用方向向下的力。在该力低于规定值时开关可动电极E121几乎不发生位移，而在该力达到规定值时，开关可动电极E121的顶部近旁部分随着压曲而急剧地发生弹性变形，变为凹陷状态，与开关固定电极E111接触。由此，开关S101变为“开”状态。此时，从端子111输出的开关信号从表示“关”状态的信号切换到表示“开”状态的信号。其中，给操作者以明显的点击感。
这样，操作者通过按下检测部件130的与X轴正向、X轴负向、Y轴正向及Y轴负向对应的部分，能够输出与各个方向分别对应的4个独立的开关信号。
接着，参照附图来说明本实施形态中能够使用的其他位移电极140的结构。图19是由保持部件和蒸镀膜或印刷层构成的位移电极的图。图20是由纺织布构成的位移电极的图。图21是由无纺织布构成的位移电极的图。图22是由薄膜构成的位移电极的图。图23是使位移电极和弹性体复合的情况下的结构图。
位移电极140可以使用下述位移电极：如图19(a)、(b)所示，在由具有透光性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等树脂(塑料)形成的保持部件400的整个表面上，形成具有透光性及导电性的ITO膜(含锡氧化铟)及金属薄膜等蒸镀膜401。此外，蒸镀膜401可以如图19(c)所示被做成网眼状，也可以如图19(d)所示被做成穿孔状。其中，做成网眼状的情况下网眼的大小或做成穿孔状的情况下孔(未形成蒸镀膜401的部分)的大小、形状及配置也可以适当变更。
此外，位移电极140可以使用下述位移电极：如图19(a)、(b)所示，在具有透光性的保持部件400的整个表面上，形成涂敷了具有透光性的导电性墨水及导电性涂料等的印刷层402。此外，印刷层402可以如图19(c)所示被做成网眼状，也可以如图19(d)所示被做成穿孔状。其中，做成网眼状的情况下网眼的大小或做成穿孔状的情况下孔(未形成印刷层402的部分)的大小、形状及配置也可以适当变更。其中，也可以使用没有透光性的导电性墨水或导电性涂料。此外，也可以在支持部件160的底面上直接形成印刷层402，而不是在支持部件160的底面上附着位移电极140。
此外，位移电极140可以使用如图20所示由具有导电性的纤维形成的纺织布403。其中，形成纺织布403的具有导电性的纤维有不锈钢、铜等金属纤维、石墨纤维、织入了具有导电性的薄膜类纤维的没有导电性的纤维等。
此外，位移电极140可以使用如图21所示由具有导电性的纤维形成的无纺织布(无纤维)404。其中，形成无纺织布404的具有导电性的纤维有不锈钢、铜等金属纤维、石墨纤维、织入了具有导电性的薄膜类纤维的没有导电性的纤维等。
这里，在纺织布403及无纺织布404中，具有导电性的纤维之间相互接触，所以即使减小纤维密度而做得很薄，也能够维持面的导电性。此外，也可以将混入了具有导电性的纤维的没有导电性的弹性体用作位移电极140，但是在此情况下，需要高密度地混入大量具有导电性的纤维，必须注意使得能够确保足够的透光性。
此外，位移电极140可以使用如图22所示由具有空穴的非透光性材料形成的薄膜(薄片)405。其中，形成薄膜405的材料有金属、导电性塑料、导电性橡胶、导电性热塑性弹性体等。其中，空穴的大小、形状可以适当变更，空穴的配置可以是规则的，也可以是不规则的。这里，如果增大空穴的面积与整个薄膜405的面积的比例(占有率)，则薄膜405的透光性提高(光的透射率增大)，所以从支持部件160的内部配置的发光二极管200出射的光容易被导向检测部件130，但是由于与电容元件电极E101～E105对置的面积减小，所以电容元件C101～C105的电容减小。因此，在决定空穴的大小及配置时，需要考虑上述情况。
这里，可以单独使用上述位移电极140(形成有蒸镀膜401或印刷层402的保持部件400、纺织布403、无纺织布404、薄膜(薄片)405)，也可以与具有透光性的弹性体145复合来使用。这样，透过将位移电极140与弹性体145复合，具有容易处理和安装位移电极140的效果。此外，使两者复合的情况下的结构可以如图23(a)所示使位移电极140内置在弹性体145的内部，也可以如图23(b)所示使弹性体145层叠以夹着位移电极140，还可以如图23(c)所示使位移电极140接合在弹性体145上。
其中，形成弹性体145的材料有硅酮橡胶、EPDM(乙烯·丙烯橡胶)、NR(天然橡胶)、BR(丁二烯橡胶)、SBR(苯乙烯-丁二烯橡胶)、NBR(丁腈橡胶)、IIR(异丁烯橡胶)、CR(氯丁二烯橡胶)、CSM(氯磺化聚乙烯)、ACM(丙烯酸酯橡胶)、ANM(丙烯酸酯橡胶)等具有透光性的橡胶配合品及苯乙烯类、烯烃类、聚氨酯类、聚酯类、聚酰胺类、聚二烯类、氟化类等具有透光性的热塑性弹性体等。
此外，复合位移电极140和弹性体145的方法有：在位移电极140上涂敷液态弹性体145的材料后进行交联(加热)；将位移电极140浸入液态弹性体145的材料中进行涂敷，使其干燥并除去溶剂等后进行交联；层叠位移电极140和薄片状弹性体145后进行交联并黏着；及将位移电极140放入金属模，从其上放入弹性体145后进行交联并黏着等。其中，上述使用金属模的方法能够容易地进行位移电极140的三维形状的加工，例如在位移电极140的表面上形成突起体等。
如上所述，本实施形态的电容式传感器110通过检测由位移电极140和电容元件电极E101～E104的间隔变化所引起的电容元件C101～C104的电容值变化，能够识别检测部件130的位移，所以能够识别施加到检测部件130上的外力的大小。此外，能够识别开关固定电极E111～E114和开关可动电极E121～E124有无接触，所以能够将其用作开关。因此，电容式传感器110能够用作具有将检测部件130的位移变为信号(模拟信号)来输出的功能的装置或/及具有开关功能的装置。由此，该电容式传感器110具有能够用作上述任一装置的复合器件的功能，无需依照上述两种用途来重新制造。
此外，在用作具有开关功能的装置的情况下，在对检测部件130实施操作时，与操作方向对应的圆顶形状的开关可动电极E121～E124在附带点击感的同时发生弹性变形而与开关固定电极E111～E114接触，所以操作者能够在感到点击感的同时进行操作，能够在感觉上容易地把握执行了操作。此外，开关可动电极E121～E124被配置得与基准电极E131～E134接触，所以无需对开关可动电极E121～E124另外设置配线。
此外，形成有多个电容元件电极E101～E104，能够分别识别检测部件130受到的外力的X轴方向及Y轴方向的方向分量。这里，向成对的电容元件电极(E101及E102、E103及E104)提供相位互不相同的信号，所以能够增大通过电路的信号的相位偏离，进而能够用使用逻辑元件的信号处理电路来高精度地检测该信号。此外，对应于X轴方向及Y轴方向而形成有多个开关可动电极E121～E124及开关固定电极E111～E114，能够用作与不同方向对应的开关。其中，这种结构的电容式传感器适合用作个人计算机、便携电话、游戏机等的输入设备。
此外，位移电极140不通过直接接触、而通过电容元件C131～C134(具有耦合电容器的功能)的电容耦合与接地的基准电极E131～E134电耦合，所以电容式传感器110的耐压特性提高，几乎不会因火花电流流过而使传感器损坏，并且能够防止接触不良等故障，所以能够得到可靠性高的电容式传感器。此外，在基准电极E131～E134和位移电极140之间配置有树脂薄膜150，但是无需切除树脂薄膜150的一部分来使基准电极E131～134和位移电极140接触，所以在组装及安装方面也很有利。
此外，从发光二极管200出射的光只通过文字印刷部件180上形成的通孔而到达检测部件130，所以从外部来看检测部件130时，能够只照出通孔180a。因此，能够容易地把握检测部件130的位置及操作方向，特别是即使在暗处使用包括电容式传感器110的机器的情况下，也能够对检测部件适当地实施操作。再者，从外部来看检测部件130时，能够变更通孔180a照出的光的颜色。
接着，参照附图来说明本发明的第3实施形态。
图24是本发明第3实施形态的电容式传感器的示意性剖面图。图25是图24的电容式传感器的检测部件的顶视图。图26是图24的电容式传感器的基板上形成的多个电极的配置图。图27是图24的电容式传感器的文字印刷部件的顶视图。
电容式传感器210具有：基板220；由人等操作来施加外力的操作用的中央按钮231及外侧按钮232构成的检测部件230；位移电极240；基板220上形成的电容元件电极E201～E205；具有圆顶形状的开关可动电极E221～E224(在图24中只示出E221及E222)；其内侧配置的开关固定电极E211～E214(在图24中只示出E211及E212)；基准电极(公共电极)E231～235；紧贴着多个电极并覆盖在基板220上来配置的树脂薄膜250；将检测部件230及位移电极240支持固定在基板220上的支持部件260；覆盖支持部件260及中央按钮231来配置的文字印刷薄膜280；外侧按钮232和文字印刷薄膜280之间配置的文字印刷部件290；支持部件260内部配置的发光二极管300；以及覆盖支持部件260及检测部件230的周围来配置的外壳270。
这里，为了便于说明，如图所示，定义XYZ三维坐标系，参照该坐标系对各部件进行配置说明。即，在图24中，在基板220上的电容元件电极E205的中心位置上定义原点O，在右水平方向上定义X轴，在上垂直方向上定义Z轴，在与纸面垂直的纵深方向上定义Y轴。这里，基板220的表面规定了XY平面，Z轴通过基板220上的电容元件电极E205、检测部件230及位移电极240各自的中心位置。
基板220与基板20同样，是一般的电子线路用的印刷电路板，在本例中使用环氧玻璃钢板。此外，基板220也可以使用聚酰亚胺薄膜等薄膜状基板，但是薄膜状基板具有挠性，所以最好配置在具有足够刚性的支持基板上来使用。
检测部件230由以原点为中心的圆形的中央按钮231、和中央按钮231的外侧配置的环状的外侧按钮232构成，中央按钮231及外侧按钮232都由具有透光性的部件形成。这样，中央按钮231和外侧按钮232是不同部件，所以分别对它们的操作(Z轴方向的操作和X轴方向的操作)几乎不干扰。这里，中央按钮231的直径与基准电极E235的外径大致相同。此外，外侧按钮232由作为受力部的小径的上层部232a和上层部232a的下端部上延伸的大径的下层部232b构成，上层部232a的直径小于连结电容元件电极E201～E204各自的外侧曲线而成的圆的直径，而下层部232b的直径与连结电容元件电极E201～E204各自的外侧曲线而成的圆的直径大致相同。
中央按钮231与文字印刷薄膜280一体成形，被黏着在支持部件260的顶面上，对应于电容元件电极E205及基准电极E235。此外，在中央按钮231的顶面上，如图25所示，印刷有“+”这一记号。其中，中央按钮231的顶面上印刷的形状也可以适当变更为表示功能的数字、文字、记号等。此外，外侧按钮232的下层部232b由作为外壳270一部分的止动部270a止动，通过防脱结构被配置在支持部件260的顶面上。其中，外侧按钮232也可以被黏着在支持部件260的顶面上。
支持部件260由直径比连结电容元件电极E201～E204各自的外侧曲线而成的圆的直径大的圆盘状的具有弹性及透光性的硅酮橡胶形成。其中，形成支持部件260的材料除了使用硅酮橡胶之外，也可以使用苯乙烯-丁二烯橡胶、丁腈橡胶、聚酯类或聚酰亚胺类等热塑性树脂等。
此外，在支持部件260的底面上，形成有直径比连结电容元件电极E201～E204各自的外侧曲线而成的圆的直径大的圆形的下方开口的凹部260a、和2个凹部260b，支持部件260的底面的凹部260a及凹部260b以外的部分被配置得与基板220接触。此外，在与基板220上的支持部件260的2个凹部260b对应的位置上，分别配置有发光二极管300。
位移电极240由具有导电性及透光性的硅酮橡胶形成，是直径与连结电容元件电极E201～E204各自的外侧曲线而成的圆的直径大致相同的圆盘状的部件，附着在支持部件260的底面的凹部260a内。
此外，如图26所示，在基板220上形成有：以原点O为中心的圆形的电容元件电极E205；电容元件电极E205的外侧配置的环状的基准电极E235；其外侧的扇形的、各自的大致中央部具有圆形的孔H201～H204的电容元件电极B201～204；孔H201～H204的内侧的、外径比孔H201～H204的直径小的环状的基准电极E231～E234；以及基准电极E231～E234的内侧配置的开关固定电极E211～E214。
一对电容元件电极E201及E202沿X轴方向隔离，关于Y轴线对称来配置。此外，一对电容元件电极E203及E204沿Y轴方向隔离，关于X轴线对称来配置。这里，电容元件电极E201对应于X轴的正向来配置，而电容元件电极E202对应于X轴的负向来配置，用于检测外力的X轴方向分量。此外，电容元件电极E203对应于Y轴的正向来配置，而电容元件电极E204对应于Y轴的负向来配置，用于检测外力的Y轴方向分量。即，电容元件电极E201～E204用于检测按压各电极的力。此外，电容元件电极E205如上所述被配置在原点上，用于检测外力的Z轴方向分量。
电容元件电极E201～E205、开关固定电极E211～E214及基准电极E231～235利用通孔等分别连接在端子T201～T205、T211～T214及T231～T235(参照图28)上，通过这些端子连接在外部的电子电路上。这里，基准电极E231～235经端子T231～T235接地。
此外，配置有圆顶状的开关可动电极E221～E224，与基准电极E231～234分别接触，并且与开关固定电极E211～E214隔离并对其进行覆盖。因此，开关可动电极E221～E224的直径大于基准电极E231～E234的内径。
此外，树脂薄膜250是具有绝缘性的透明部件，紧贴着基板220上的电容元件电极E201～E205、基准电极E231～234的一部分、基准电极E235及开关可动电极E221～E224，覆盖在基板220上，由黏着剂黏着固定。因此，由铜等形成的电容元件电极E201～E205、基准电极E231～235及开关可动电极E221～E224的由树脂薄膜250覆盖的部分不会暴露在空气中，具有防止它们被氧化的功能，并且具有将开关可动电极E221～E224固定在基准电极E231～234上的功能。其中，也可以对电容元件电极E201～E205、基准电极E231～235及开关可动电极E221～E225实施向其表面镀金等防氧化措施。此外，形成有树脂薄膜250，所以电容元件电极E201～E205、基准电极E231～235及开关可动电极E221～E224与位移电极240不会直接接触。
此外，在支持部件260的顶面上，大致覆盖整个表面来配置的文字印刷薄膜280、和外径与外侧按钮232相同的圆盘状的文字印刷部件290的各自的中心位置一致来配置。文字印刷薄膜280是具有透光性及绝缘性的无色透明的部件。此外，如上所述，文字印刷薄膜280与中央按钮231一体成形。这里，文字印刷薄膜280具有绝缘性，覆盖中央按钮23来形成，所以在中央按钮2 3由金属形成的情况下，能够防止中央按钮23的表面暴露在空气中而氧化。其中，文字印刷薄膜280也可以由没有透光性的部件形成，在此情况下，从发光二极管300出射的光不通向中央按钮23的上方。其中，文字印刷薄膜280也可以整体被薄薄地涂色。此外，也可以不是在中央按钮231的顶面上印刷文字等，覆盖中央按钮231来形成文字印刷薄膜280，而是在文字印刷薄膜280的与中央按钮231对应的位置上印刷文字等，将文字印刷薄膜280配置在中央按钮231和支持部件260之间。
如图27所示，文字印刷部件290是具有透光性的部件，在其顶面上，对应于X轴及Y轴的各自的正向及负向，即对应于开关固定电极E211～E214，形成有表示操作方向(光标的移动方向)的箭头。其中，文字印刷部件290的顶面上印刷的形状也可以按照需要而适当变更为表示功能的数字、文字、记号等。其中，文字印刷部件290也可以整体被薄薄地涂色。此外，文字印刷部件290也可以被配置在外侧按钮232的上方。
这样，通过配置文字印刷薄膜280及文字印刷部件290，从支持部件260的内部配置的发光二极管300出射的光被周围的部件透射或反射，通过中央按钮231及文字印刷部件290上印刷的记号以外的部分、支持部件260、文字印刷薄膜280、文字印刷部件290及检测部件230，通向检测部件230的上方。因此，从上方来中央按钮231时，能够确认中央按钮231的顶面上印刷的“+”这一记号，从上方来看外侧按钮232时，能够确认文字印刷部件290上印刷的表示操作方向的箭头。由此，能够容易地把握检测部件230的位置及操作方向，特别是即使在暗处使用包括电容式传感器210的机器的情况下，也能够对检测部件230适当地实施操作。此外，具有装饰的效果。
此外，中央按钮231及文字印刷部件290上印刷的记号也可以被涂为规定的颜色。此外，也可以只将中央按钮231及文字印刷部件290上印刷的记号以外的部分涂为黑色或规定的颜色。这里，中央按钮231及文字印刷薄膜280的位置关系和外侧按钮232及文字印刷部件290的位置关系相反，即，文字印刷薄膜280位于中央按钮231的上方，而文字印刷部件290被配置在外侧按钮232的下方。由此，从上方来看中央按钮231及外侧按钮232时文字等的景象不同，即，与外侧按钮232对应的文字看起来比与中央按钮231对应的文字更有纵深感。其中，中央按钮231及文字印刷薄膜280的位置关系和外侧按钮232及文字印刷部件290的位置关系不一定要相反。
接着，参照附图来说明如上所述构成的本实施形态的电容式传感器210的工作。图28是图24所示的电容式传感器的结构的等价电路图。
首先，参照图28来说明与电容式传感器210的结构等价的电路结构。基板220上形成的电容元件电极E201～E205及基准电极E231～E235与位移电极240对置，与作为公共电极的可位移的位移电极240、固定的各个电容元件电极E201～E205及基准电极E231～E235之间形成电容元件C201～C205及电容元件C231～C235。电容元件C201～C205及电容元件C231～C235可以说是电容值分别随位移电极240的位移而变化的可变电容元件。
电容元件C201～C205各自的电容值作为位移电极240、和电容元件电极E201～E205上分别连接的端子T201～T205之间的电容值，能够分别独立地进行测定。这里，认为基准电极E231～E235分别经端子T231～T235接地，作为电容元件C2201～C205的公共电极的位移电极240经电容元件C231～C235及端子T231～T235接地。即，电容元件C231～C235对位移电极240和端子T231～T235进行电容耦合。
此外，与X轴及Y轴各自的正向及负向对应的基准电极E231～E234上连接的开关可动电极E221～E224能选择性地取与开关固定电极E211～E214接触的位置或不接触的位置，从而具有连接或不连接基准电极E231～E234和端子T211～T214的开关S201～S204的功能。这里，与开关S201～S204的状态对应的开关信号从端子T211～T214分别输出。
接着，参照附图来说明电容式传感器210被用作检测施加到检测部件230上的力的大小的装置(压力传感器)的情况下的工作、及电容式传感器210被用作具有开关功能的装置(开关信号输出装置)的情况下的工作。图29是根据输入到图24所示的电容式传感器中的周期信号来导出输出信号的方法的说明图。其中，在图29中只示出导出输出信号的方法的说明所需的部分。
这里，电容式传感器210的工作与图1的电容式传感器10的不同点在于，电容式传感器10的中央按钮31被用作驱动操作用的开关，而电容式传感器210的中央按钮231被用于检测Z轴方向的力的大小。其他工作与说明过的图1的电容式传感器10相同，所以省略其说明。
参照图29来说明根据电容元件C205的电容值的变化来导出表示施加到中央按钮231上的Z轴方向的外力的大小的输出信号的方法。这里，输出信号Vz表示外力的Z轴方向分量的大小及方向。其中，图29所示的电容元件C206被形成在基板220的底面上，使其始终保持恒定的电容值，构成电容元件C206的一个电极被连接在端子T206上，而另一个电极被接地。该电容元件C206与电容元件C205一起被用于导出外力的Z轴方向分量的输出信号Vz。其中，电容元件C206也可以利用电路图案或IC等的输入电容来构成。
这里，为了导出输出信号Vz，向端子T205、T206始终输入时钟信号等周期信号。此时，随着中央按钮231受到外力而发生位移，位移电极240也发生位移，构成电容元件C205的电极的间隔变化，电容元件C205的电容值变化，于是，输入到端子T205、T206上的周期信号的相位发生偏离。这样，利用周期信号发生的相位偏离，能够得到表示中央按钮231受到的Z轴方向的外力的大小和方向的输出信号yz。
更详细地说，在向端子T205、T206输入周期信号时，向端子T205输入周期信号A，而向端子T206输入与周期信号A的相位相同的周期信号B。此时，如果中央按钮231受到Z轴方向的外力，电容元件C205的电容值变化，则输入到端子T205上的周期信号A的相位发生偏离。其中，电容元件C206的电容值不变化，所以输入到端子T206上的周期信号B的相位不发生偏离。因此，只有输入到端子T205上的周期信号A发生相位偏离，通过用“异或”电路等读取该周期信号A的相位偏离，来导出输出信号Vz。该输出信号Vz的符号表示外力的Z轴方向分量是正向还是负向，其绝对值表示Z轴方向分量的大小。
其中，与第2实施形态同样，可以将形成有蒸镀膜401或印刷层402的保持部件400、纺织布403、无纺织布404、薄膜(薄片)405用作位移电极240。
如上所述，本实施形态的电容式传感器210通过检测由位移电极240和电容元件电极E201～E205的间隔变化所引起的电容元件C201～C205的电容值变化，能够识别检测部件230的位移，所以能够识别施加到检测部件230上的外力的大小。此外，能够识别开关固定电极E211～E214和开关可动电极E221～E224有无接触，所以能够将其用作开关。因此，电容式传感器210能够用作具有将检测部件230的位移变为信号(模拟信号)来输出的功能的装置或/及具有开关功能的装置。由此，该电容式传感器210具有能够用作上述任一装置的复合器件的功能，无需依照上述两种用途来重新制造。
此外，在用作具有开关功能的装置的情况下，在对检测部件230实施操作时，与操作方向对应的圆顶形状的开关可动电极E221～E224在附带点击感的同时发生弹性变形而与开关固定电极E211～E214接触，所以操作者能够在感到点击感的同时进行操作，能够在感觉上容易地把握执行了操作。此外，开关可动电极E221～E224被配置得与基准电极E231～E234接触，所以无需对开关可动电极E221～E224另外设置配线。
此外，形成有多个电容元件电极E201～E205，能够分别识别检测部件230受到的外力的X轴方向、Y轴方向及Z轴方向的方向分量。这里，向成对的电容元件电极(E201及E202、E203及E204)提供相位互不相同的信号，所以能够增大通过电路的信号的相位偏离，进而能够用使用逻辑元件的信号处理电路来高精度地检测该信号。此外，对应于X轴方向及Y轴方向而形成有多个开关可动电极E221～E224及开关固定电极E211～E214，能够用作与不同方向对应的开关。其中，这种结构的电容式传感器适合用作个人计算机、便携电话、游戏机等的输入设备。特别是，在便携电话等中，在进行各种设定等的情况下能够利用开关功能，在导航或游戏等中，如果利用检测X轴方向及Y轴方向的力的信号则非常有用。
此外，位移电极240不通过直接接触、而通过电容元件C231～C234(具有耦合电容器的功能)的电容耦合与接地的基准电极E231～E234电耦合，所以电容式传感器210的耐压特性提高，几乎不会因火花电流流过而使传感器损坏，并且能够防止接触不良等故障，所以能够得到可靠性高的电容式传感器。此外，在基准电极E231～E234和位移电极240之间配置有树脂薄膜250，但是无需切除树脂薄膜250的一部分来使基准电极E231～134和位移电极240接触，所以在组装及安装方面也很有利。
此外，从发光二极管300出射的光只通过中央按钮231及文字印刷部件290上印刷的记号以外的部分而到达检测部件230，所以从外部来看检测部件230时，能够确认中央按钮231及文字印刷部件290上印刷的记号。因此，能够容易地把握检测部件230的位置及操作方向，特别是即使在暗处使用包括电容式传感器210的机器的情况下，也能够对检测部件适当地实施操作。
其中，说明了本发明的优选实施形态，但是本发明并不限于上述实施形态，在权利要求书记载的范围内，可以进行各种设计变更。例如，在上述第1～第3实施形态中，说明了开关固定电极被形成在电容元件电极的内侧，但是不限于此，开关固定电极也可以被形成得与电容元件电极相邻。
此外，在上述第1～第3实施形态中，说明了开关可动电极被配置得与基准电极接触，但是不限于此，只要是随着位移电极的位移可与开关固定电极接触的配置即可，可以任意配置。其中，在此情况下，需要对开关可动电极另外设置配线。
此外，在上述第1～第3实施形态中，说明了位移电极经位移电极和基准电极之间构成的电容元件而与接地的基准电极电连接，但是不限于此，例如，绝缘膜或树脂薄膜只紧贴着基板上的电容元件电极并覆盖在基板上来形成，不覆盖基准电极及开关可动电极来形成，位移电极与开关可动电极直接接触并与接地的基准电极电连接等，只要位移电极与基准电极电连接即可，可以是任何结构。
此外，在上述第1～第3实施形态中，说明了开关可动电极采用具有圆顶形状的电极，但是不限于此，只要是随着位移电极的位移可与开关固定电极接触的电极即可，可以使用任何形状的电极。
此外，在上述第2实施形态中，说明了在没有透光性的部件上形成有通孔(透光区域)的文字印刷部件，但是不限于此，也可以是在没有透光性的部件上由具有透光性的部件来形成窗口等透光区域。此外，也可以使用在具有透光性的部件上形成没有透光性的非透光区域的文字印刷部件。
此外，在上述第1～第3实施形态中，说明了检测部件与电容元件电极、基准电极、开关可动电极及开关固定电极一体形成，但是不限于此，也可以分别对应于电容元件电极、基准电极、开关可动电极及开关固定电极来分割检测部件。
此外，在上述第1～第3实施形态中，说明了紧贴着基板上的多个电极并覆盖在基板上来形成绝缘膜或树脂薄膜，但是不限于此，也可以不形成绝缘膜或树脂薄膜。
此外，在上述第2或第3实施形态中，说明了位移电极具有透光性，但是不限于此，位移电极也可以没有透光性。这里，在位移电极没有透光性的情况下，从发光二极管出射的光的一部分通过具有透光性的支持部件的内部(支持部件起导光板的作用)而被导向检测部件。只是，在支持部件的厚度薄、检测部件的面积大的情况下，位移电极最好具有透光性。其中，即使在位移电极具有透光性的情况下，也不一定要全面的(全方向的)透光性，只要至少具有与位移电极垂直的方向(在图中为Z轴方向)的透光性即可。
此外，在上述第2或第3实施形态中，说明了光源采用发光二极管，但是不限于此，也可以是任何光源。此外，说明了光源被配置在支持部件内部，但是不限于此，只要是被配置在基板和检测部件之间、可向检测部件出射光的位置即可，光源可以被配置在任何地方。
此外，在上述第1～第3实施形态中，说明了检测部件和与X轴方向及Y轴方向对应的电容元件电极一体形成，但是不限于此，也可以分别对应于与X轴方向及Y轴方向对应的电容元件电极来分割检测部件。
此外，在上述第1～第3实施形态中，说明了形成有与X轴及Y轴的正向及负向这4个方向对应的电容元件电极，但是不限于此，也可以依照用途来形成足以检测所需方向的分量的电容元件电极。
产业上的可利用性
本发明适合用作下述电容式传感器：既能用作识别各方向的力的大小的装置，也能用作具有开关功能的装置，能够用作个人计算机、便携电话、游戏机等的输入设备。

Claims (22)

1.一种电容式传感器，其特征在于，包括：
基板，在定义XYZ三维坐标系时，规定XY平面；
检测部件，与上述基板对置；
导电性部件，位于上述基板和上述检测部件之间，随着上述检测部件向Z轴方向的位移而向Z轴方向发生位移；
基准电极，被形成在上述基板上，与上述导电性部件电连接，并且接地或保持一定电位；
第1电极，被形成在上述基板上；
第2电极，被形成在上述基板上，与上述导电性部件构成第1电容元件；以及
第3电极，被配置得与上述第1电极隔离，并且能够随着上述导电性部件的位移而与上述第1电极接触；
能够利用输入到上述第2电极上的信号来检测上述导电性部件和上述第2电极的间隔的变化所引起的电容值的变化，据此来识别上述检测部件的位移、及上述第1电极和上述第3电极有无接触。
2.如权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于，上述第3电极与上述基准电极接触。
3.如权利要求1或2所述的电容式传感器，其特征在于，上述第3电极随着上述导电性部件的位移而在附带点击感的同时发生弹性变形。
4.如权利要求1～3中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，在上述基准电极和上述导电性部件之间，构成第2电容元件。
5.如权利要求1～4中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，形成有多组上述基准电极、上述第1电极、上述第2电极及上述第3电极。
6.如权利要求1～5中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，有2组上述基准电极、上述第1电极、上述第2电极及上述第3电极，向包含这2组中的一组的电路及包含另一组的电路提供相位互不相同的信号。
7.如权利要求1～6中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，有2组上述基准电极、上述第1电极、上述第2电极及上述第3电极，包含这2组中的一组的CR电路和包含另一组的CR电路的时间常数不同。
8.如权利要求1～7中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，有2组上述基准电极、上述第1电极、上述第2电极及上述第3电极，分别输入到包含这2组中的一组的电路及包含另一组的电路中的信号的输出信号由使用逻辑元件的信号处理电路来检测。
9.如权利要求8所述的电容式传感器，其特征在于，上述逻辑元件进行“异或”逻辑运算。
10.如权利要求8所述的电容式传感器，其特征在于，上述逻辑元件进行“或”逻辑运算。
11.如权利要求8所述的电容式传感器，其特征在于，上述逻辑元件进行“与”逻辑运算。
12.如权利要求8所述的电容式传感器，其特征在于，上述逻辑元件进行“与非”逻辑运算。
13.如权利要求1～12中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，分别对应于上述基准电极、上述第1电极及上述第3电极、和上述第2电极来分割上述检测部件。
14.如权利要求1～13中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，上述第2电极包含关于Y轴线对称来配置的一对第4电极、和关于X轴线对称来配置的一对第5电极。
15.如权利要求14所述的电容式传感器，其特征在于，分别对应于上述第4电极及上述第5电极来分割上述检测部件。
16.如权利要求1～15中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，还包括：
第6电极，被形成在上述基板上；以及
第7电极，被配置得与上述第6电极隔离，并且能够随着上述导电性部件的位移发生弹性变形而与上述第6电极接触。
17.如权利要求16所述的电容式传感器，其特征在于，分别对应于上述第2电极及上述第6电极来分割上述检测部件。
18.如权利要求1～17中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，上述检测部件由具有绝缘性的部件覆盖。
19.如权利要求1～18中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，还包括上述基板上配置的光源、和具有透光区域及非透光区域的膜状部件；并且上述检测部件具有透光性。
20.如权利要求18所述的电容式传感器，其特征在于，上述导电性部件具有透光性。
21.如权利要求18所述的电容式传感器，其特征在于，还包括：有色部件，有色并具有透光性，被配置在上述光源和上述检测部件之间。
22.如权利要求19～21中任一项所述的电容式传感器，其特征在于，上述检测部件由具有透光性及绝缘性的部件覆盖。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101950224A (zh) * 2009-07-09 2011-01-19 索尼公司 力学量检测构件和力学量检测装置
CN101685118B (zh) * 2008-09-25 2013-03-06 苹果公司 具有布置在衬底和柔性电路上的电极的电容传感器
CN103221899A (zh) * 2010-11-25 2013-07-24 飞思卡尔半导体公司 触觉输入设备、微处理器系统和控制触觉输入设备的方法
CN104048782A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 英飞凌科技股份有限公司 用于识别力作用的装置及用于识别力作用的方法
CN104885368A (zh) * 2013-02-27 2015-09-02 微晶片科技德国第二公司 形成用于电容式传感器装置的传感器电极的方法
CN113721711A (zh) * 2017-06-14 2021-11-30 苹果公司 带有力感测的基于织物的设备
CN115151128A (zh) * 2019-12-23 2022-10-04 罗伯特·博世有限公司 具有安全引导电动器具的至少一个手柄的电动器具和运行电动器具的方法

Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3628972B2 (ja) * 2001-03-14 2005-03-16 ニッタ株式会社 静電容量式センサ
JP3971907B2 (ja) * 2001-09-17 2007-09-05 アルプス電気株式会社 座標入力装置及び電子機器
JP4090939B2 (ja) 2002-05-29 2008-05-28 ニッタ株式会社 静電容量式センサおよびその製造方法
JP3848901B2 (ja) * 2002-07-12 2006-11-22 ニッタ株式会社 静電容量式センサ
GB2409342A (en) * 2003-12-19 2005-06-22 Nokia Corp A dome switch and an input apparatus for a multimedia device.
JP4303167B2 (ja) * 2004-06-11 2009-07-29 アルプス電気株式会社 入力装置
PT1779222E (pt) * 2004-07-06 2015-11-20 Maricare Oy Produto sensor para detetar campo elétrico
US7616195B2 (en) * 2005-02-04 2009-11-10 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. One dimensional and three dimensional extensions of the slide pad
US7705612B2 (en) * 2005-03-18 2010-04-27 Nitta Corporation Capacitance type sensor
JPWO2006100725A1 (ja) * 2005-03-18 2008-08-28 ニッタ株式会社 静電容量式センサ
JP4731206B2 (ja) * 2005-05-30 2011-07-20 シャープ株式会社 液晶表示装置
JP2006337070A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Nitta Ind Corp 静電容量式センサ
DE102005054677A1 (de) * 2005-11-16 2007-06-06 Siemens Ag Berührungsempfindliche Bedieneinheit mit haptischer Rückmeldung
US7302762B1 (en) * 2006-05-11 2007-12-04 Seoul National University Industry Foundation Plate type capacitive sensor for five-dimensional displacement measurement
ES2294934B1 (es) * 2006-07-06 2008-11-16 Fundacio Privada Per A La Innovacio Textil D'igualada Sensor textil de esfuerzos de presion y/o tension y/o torsion.
JP2008020256A (ja) * 2006-07-11 2008-01-31 Nitta Ind Corp 静電容量型センサ
DE102006046202A1 (de) * 2006-09-29 2008-04-03 Siemens Ag Eingabeeinheit für elektrotechnische Geräte
US20080088597A1 (en) * 2006-10-11 2008-04-17 Apple Inc. Sensor configurations in a user input device
US8274479B2 (en) * 2006-10-11 2012-09-25 Apple Inc. Gimballed scroll wheel
US8970503B2 (en) * 2007-01-05 2015-03-03 Apple Inc. Gestures for devices having one or more touch sensitive surfaces
US8144129B2 (en) * 2007-01-05 2012-03-27 Apple Inc. Flexible touch sensing circuits
US7656169B2 (en) * 2007-02-06 2010-02-02 Iee International Electronics & Engineering S.A. Capacitive occupant detection system
US8174508B2 (en) * 2007-11-19 2012-05-08 Microsoft Corporation Pointing and data entry input device
JP2010114010A (ja) * 2008-11-10 2010-05-20 Shin Etsu Polymer Co Ltd 携帯機器の照明構造
JP4730443B2 (ja) * 2009-02-04 2011-07-20 ソニー株式会社 表示装置
WO2010142071A1 (en) * 2009-06-08 2010-12-16 Tex-Ray Industrial Co., Ltd. Fabric connector for sensing object proximity
DE102009032614A1 (de) * 2009-07-10 2011-01-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Schaltelement und Verfahren zur Auswertung eines Schaltelements
JP2013134212A (ja) * 2011-12-27 2013-07-08 Horiba Stec Co Ltd 静電容量型測定装置
WO2013187397A1 (ja) 2012-06-12 2013-12-19 株式会社フジクラ 入力装置
US20140081160A1 (en) * 2012-09-20 2014-03-20 Jiannan Xiang Flexible Multi-point Pulse Sensor
JP2014086403A (ja) * 2012-10-26 2014-05-12 Panasonic Corp 照明装置
US9277204B2 (en) 2013-01-23 2016-03-01 Advanced Scientific Concepts, Inc. Modular LADAR sensor
DE102013101835A1 (de) * 2013-02-25 2014-08-28 Haake Technik Gmbh Zweikanaliger, mehrlagiger taktiler Sensor
FR3005204A1 (fr) * 2013-04-30 2014-10-31 St Microelectronics Rousset Dispositif capacitif commutable integre
US9410998B2 (en) * 2013-11-26 2016-08-09 Li Lin Method, system and apparatus for capacitive sensing
JP2015122141A (ja) * 2013-12-20 2015-07-02 アイシン精機株式会社 静電容量センサ電極
US9383283B2 (en) * 2014-01-16 2016-07-05 Sensata Technologies, Inc. Pressure transducer with capacitively coupled source electrode
US10444862B2 (en) * 2014-08-22 2019-10-15 Synaptics Incorporated Low-profile capacitive pointing stick
US10032579B2 (en) * 2014-12-19 2018-07-24 Continental Automotive Systems, Inc. Composite rocker button with capacitive sense technology
JP6341942B2 (ja) * 2015-02-06 2018-06-13 信越ポリマー株式会社 静電容量型入力装置
EP3270267B1 (en) * 2015-03-09 2020-06-03 Alps Alpine Co., Ltd. Operation input device
WO2018180346A1 (ja) * 2017-03-25 2018-10-04 アルプス電気株式会社 力覚センサ
DE102018108299B4 (de) * 2018-04-09 2019-12-12 Dr. Schneider Kunststoffwerke Gmbh Bedieneinrichtung
JP7103075B2 (ja) * 2018-08-31 2022-07-20 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 入力装置及び画像処理装置
US11947038B2 (en) 2018-12-21 2024-04-02 Continental Automotive Systems, Inc. Wavelength adaptive narrow band optical filter for a LIDAR system
EP3923310A4 (en) * 2019-03-27 2022-03-23 Sumitomo Riko Company Limited CAPACITIVE COUPLING SENSOR
US11953289B2 (en) * 2021-11-30 2024-04-09 John W Angers, Jr. Adjustable, pivoting gun stock and method of use
US11732998B2 (en) 2021-11-30 2023-08-22 John W Angers, Jr. Adjustable, pivoting rifle stock and method of use

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4606132A (en) * 1985-02-26 1986-08-19 Sperry Corporation Digital electronic inclination gauge
US5421213A (en) * 1990-10-12 1995-06-06 Okada; Kazuhiro Multi-dimensional force detector
US5367199A (en) 1992-05-01 1994-11-22 Triax Technologies Sliding contact control switch pad
JP4176849B2 (ja) * 1997-05-08 2008-11-05 株式会社ワコー センサの製造方法
JPH11132872A (ja) * 1997-11-04 1999-05-21 Nitta Ind Corp 静電容量式力検出装置
US6373265B1 (en) * 1999-02-02 2002-04-16 Nitta Corporation Electrostatic capacitive touch sensor
JP2001091993A (ja) * 1999-09-24 2001-04-06 Fuji Photo Optical Co Ltd カメラ
JP4295883B2 (ja) * 1999-12-13 2009-07-15 株式会社ワコー 力検出装置
JP3069594U (ja) * 1999-12-13 2000-06-23 株式会社ワコー 押しボタンスイッチ

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101685118B (zh) * 2008-09-25 2013-03-06 苹果公司 具有布置在衬底和柔性电路上的电极的电容传感器
US8816967B2 (en) 2008-09-25 2014-08-26 Apple Inc. Capacitive sensor having electrodes arranged on the substrate and the flex circuit
CN101950224A (zh) * 2009-07-09 2011-01-19 索尼公司 力学量检测构件和力学量检测装置
CN103221899A (zh) * 2010-11-25 2013-07-24 飞思卡尔半导体公司 触觉输入设备、微处理器系统和控制触觉输入设备的方法
CN103221899B (zh) * 2010-11-25 2016-10-19 飞思卡尔半导体公司 触觉输入设备、微处理器系统和控制触觉输入设备的方法
CN104885368A (zh) * 2013-02-27 2015-09-02 微晶片科技德国第二公司 形成用于电容式传感器装置的传感器电极的方法
CN104885368B (zh) * 2013-02-27 2019-02-05 微晶片科技德国公司 形成用于电容式传感器装置的传感器电极的方法
US10461745B2 (en) 2013-02-27 2019-10-29 Microchip Technology Germany Gmbh Sensor electrode for capacitive sensor device in a keyboard having a width decreasing towards its center
CN104048782A (zh) * 2013-03-15 2014-09-17 英飞凌科技股份有限公司 用于识别力作用的装置及用于识别力作用的方法
CN113721711A (zh) * 2017-06-14 2021-11-30 苹果公司 带有力感测的基于织物的设备
CN115151128A (zh) * 2019-12-23 2022-10-04 罗伯特·博世有限公司 具有安全引导电动器具的至少一个手柄的电动器具和运行电动器具的方法
CN115151128B (zh) * 2019-12-23 2024-06-07 罗伯特·博世有限公司 电动器具和运行电动器具的方法

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